JPH07268444A - 環流式真空脱ガス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 環流式真空脱ガス装置における脱ガス槽内の
溶鋼脱炭反応を促進し、極低炭素鋼を短時間に溶製す
る。 【構成】 下部槽７の敷耐火物12を、上昇管３および下
降管４の外径同志を平行な接線で結んで区画される長円
形13の内側敷耐火物12ａを外側敷耐火物12ｂよりも高さ
レベルを50〜100mm 低くして段差を付け溝状にする。こ
れにより相対的に流速の大きい内側敷耐火物12ａ上を流
れる溶鋼流速を下げる一方、流速の小さい外側敷耐火物
12ｂ上を流れる溶鋼流速を上げる。結果として敷耐火物
12上を流れる溶鋼の流速分布均等化を図る。溶鋼の界反
応面積当りの溶鋼量均一化により脱炭反応が促進され
る。 【効果】 脱炭処理時間が短縮できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼の真空脱ガス処理
に使用される環流式真空脱ガス装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】環流式真空脱ガス装置は図４に示すよう
に上部槽６と下部槽７とをフランジ部９で接合した脱ガ
ス槽８の下部に上昇管３と下降管４とを備えたものであ
る。一方の上昇管３に溶鋼環流用Arガス５を吹込みつつ
取鍋１内の溶鋼２を脱ガス槽８に吸上げ、他方の下降管
４から取鍋１へ排出しながら、取鍋１内の溶鋼２を連続
的に脱ガス槽８内で溶鋼２の脱炭や脱ガス処理を行う装
置である。

【０００３】この装置においては、この他に合金鉄投入
口10からの合金鉄の投入による成分調整、またAlなどの
脱酸剤投入後、溶鋼環流による非金属介在物の浮上分離
による脱酸等が行われる。時には脱ガス槽内での酸素の
吹付けによる脱炭反応の促進策を取ることがある。環流
式真空脱ガス装置における溶鋼環流量は、Arガス流量、
到達真空度、上昇管、下降管の管径等により支配される
が、この環流量によって脱炭、脱水素、脱酸の速度やそ
れぞれの成分到達濃度が異なる。

【０００４】一方、薄鋼板の品質要求はより厳しくなり
つつあり、とくに極低酸素鋼の場合、鋼板の加工性に直
接関係する炭素濃度に関しては、従来の〔Ｃ〕＝25ppm
よりさらに厳しい低濃度のものが要求されており、たと
えば望ましくは、〔Ｃ〕≦15ppm の溶鋼が必要とされ
る。極低炭素鋼の製造においては、転炉で〔Ｃ〕＝0.02
〜0.04％程度まで脱炭して出鋼し、次に環流式真空脱ガ
ス装置で所望の脱炭処理を行い、さらに脱酸と成分調整
を行うのが一般的である。

【０００５】この際、環流式真空脱ガス装置では次のよ
うな問題点がある。極低炭素〔Ｃ〕≦20ppm 領域までの
脱炭には長い時間を要し、たとえば〔Ｃ〕＝25ppm まで
は10〜15分で到達するが、これ以降は脱炭速度が極めて
遅くなり、〔Ｃ〕≦20ppm を得るには、20分以上の処理
時間を要する。また時には極めて長い時間処理しても
〔Ｃ〕≦20ppm が得られないことがある。脱ガス処理時
には１〜２℃／分の温度降下があるので、長時間処理の
ためには転炉での出鋼温度を高くする必要がある。これ
は転炉耐火物の溶損が著しく増加するので経済的に極め
て不利である。

【０００６】脱炭速度の増大には処理初期の排気口11か
らの排気速度の増加、湯面への酸素の吹付は、Ar吹込量
の増加等が効果的であるが、脱ガス槽内でのスプラッシ
ュの量が増し、高さも高くなるので、脱ガス槽内壁への
地金付着が増す。この脱ガス槽内壁への地金付着は、次
の溶鋼処理において地金付着の促進や著しい溶鋼汚染を
もたらすので、極低炭素鋼を安定して溶製するのが困難
になる。

【０００７】このような問題を解決する手段として、た
とえば、下記のものが開示されている。 （１）特開平４−272120号公報には、環流式真空脱ガス
装置の下部槽の胴部断面形状を長円形とすることにより
脱ガス処理中の反応速度を大幅に増大させるものが開示
されている。

【０００８】（２）特開平２−8316号公報には、脱ガス
槽の上昇管直上の溶鋼面をスプラッシュ飛散防止板でお
おい、高真空度で脱ガスすることにより、初期の排気速
度を増加して脱炭速度を促進させるものが開示されてい
る。 （３）特開平４−333512号公報には、環流式真空脱ガス
装置により〔Ｃ〕が10ppm 以下の極低炭素鋼を溶製する
ため、脱ガス槽内で所定鋼中炭素濃度まで脱炭した後、
脱ガス槽内の真空度を下げて水素含有物質を脱ガス槽内
へ添加して所定の鋼中水素濃度に調整後、脱ガス槽内の
真空度を上げてから脱炭するものが開示されている。

【０００９】（４）特開昭64−79317 号公報には、上昇
管に吹込む環流用Arガスを２系統にし、一方の系統のガ
ス圧と他方の系統のガス圧に差を付けることにより、上
昇管内の溶鋼中を浮上する気泡の上昇域を側面から中央
部までに拡大するとして溶鋼環流量を増大するものが開
示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記公報に開示された
従来技術のうち、（１）の下部槽を長円形化するものお
よび（２）のスプラッシュ飛散防止板を設けるものは既
存の環流式真空脱ガス装置に適用するには大規模な初期
投資を必要とするという問題点がある。また（３）の脱
ガス槽内へ水素含有物質を添加して真空度を変化させる
ものおよび（４）の上昇管に吹込む環流Arガスを２系統
にするものはランニングコストが嵩むという問題点があ
る。いずれの手段も既存の環流式真空脱ガス装置に対す
る脱炭能力向上策としては不向きである。

【００１１】本発明はこのような事情にかんがみてなさ
れたものであり、既存の環流式真空脱ガス装置に大規模
な初期投資を要することなく容易に適用できると共に、
ランニングコストを必要としない環流式真空脱ガス装置
を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】一般に環流式真空脱ガス
装置における溶鋼の脱炭速度は溶鋼環流量に依存してい
ると云わてれている。図５に示すように下部槽７に形成
された平坦な敷耐火物12上を流れる溶鋼流すなわち上昇
管３から下部槽７に入り敷耐火物12上を流れて下降管４
に入るときの溶鋼流は一様ではない。

【００１３】すなわち、上昇管３の中心点と下降管４の
中心点を結ぶ中心線上の溶鋼流速をピークにして両サイ
ドに行くにつれて次第に流速が小さくなる。とくに上昇
管３および下降管の外径同志を平行な接線で結んで区画
される長円形13の内側における溶鋼流速が外側の溶鋼流
速に比較して著しく高い。本発明はこのような下部槽の
敷耐火物上を流れる溶鋼流速に差があり分布が均一でな
いことに着目し、溶鋼の流速分布を可及的に均等化する
ことを目的にしてなされたものであり、その要旨とする
ところは下記の通りである。

【００１４】本発明は、下部槽の底部から上昇管および
下降管を取鍋の溶鋼内に浸漬させ、溶鋼を上昇管および
下降管を通して槽内に循環させる環流式真空脱ガス装置
において、下部槽の敷耐火物を、上昇管および下降管の
外径同志を平行な接線で結んで区画される長円形の内側
敷耐火物を外側敷耐火物よりも高さレベルを50〜100mm
低くして段差を付け溝状にしたことを特徴とする環流式
真空脱ガス装置である。

【００１５】

【作用】本発明では、上昇管および下降管の外径同志を
平行な接線で結んで区画される長円形の内側敷耐火物を
外側敷耐火物よりも高さレベルを50〜100mm 低くして段
差を付け溝状にしてあるので、長円形の内側を流れる溶
鋼の流れに対する直角方向断面積が高さレベルを低くし
た分だけ大きくなるので、長円形の外側を流れる溶鋼の
流れに対する直角方向断面積が小さくなる。なお段差Ｘ
＝50〜100mm にしたのは溶鋼環流平均厚さから考えて設
定したものである。

【００１６】その結果、本発明では、段差のない従来の
敷耐火物の場合に比較して相対的に長円形の内側の溶鋼
流速が小さくなり、長円形の外側の溶鋼流速が大きくな
るため、全体として溶鋼の速度分布が均等化される。こ
のような槽内で敷耐火物上を流れる溶鋼流速の均等化に
より槽内における溶鋼の脱炭、脱ガス能力向上が達成さ
れる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
ると、図１は環流式真空脱ガス装置における下部槽７の
水平断面図を模式的にしたものである。また、図２は図
１のＡ−Ａ矢視を示す断面図であり、図３は図１のＢ−
Ｂ矢視を示す断面図である。

【００１８】本発明に係る環流式真空脱ガス装置は図１
〜図３に示すように、下部槽７の敷耐火物12を上昇管３
および下降管４の外径同志を平行な接線で結んで区画さ
れる長円形13の内側敷耐火物12ａを外側耐火物12ｂより
もＸ＝50〜100mm 低くなるように段差を付けて溝状にし
たものである。図５に示すように従来は下部槽７の敷耐
火物12は平坦で同一高さに施工されていたため上昇管３
から下降管４への溶鋼環流の速度分布は不均一になって
いると推定される。本発明では図１〜図３に示すように
長円形13の内側敷耐火物12ａを外側耐火物12ｂよりも低
くなるように段差を付けて溝状にしてある。

【００１９】本発明では段差のない平坦な敷耐火物の場
合に比較して相対的に長円形13の内側の高さレベルを50
〜100mm 低くしてあるので溶鋼の流れに対する直角方向
の断面積が高さレベルを低くした分だけ大きくなるので
長円形13の外側を流れる溶鋼の流れに対する直角方向の
断面積が小さくなる。その結果、本発明では、段差のな
い平坦な従来の敷耐火物の場合に比較して相対的に長円
形13の内側敷耐火物12ａ上を流れる溶鋼の流速が小さく
なり、長円形13の外側耐火物12ｂ上を流れる溶鋼流速が
大きくなり、全体として溶鋼の速度分布が均等化される
ことになる。

【００２０】このようにして内側敷耐火物12ａと外側敷
耐火物12ｂとの段差Ｘ＝50〜100mmを設けておけば溶鋼
流速分布が均等化され槽内溶鋼の反応界面積当りの溶鋼
循環量もより均一化されるので脱炭反応、脱ガス速度を
向上できる。図１〜図３に示すように下部槽７の敷耐火
物12に長円形13の内側敷耐火物12ａと外側敷耐火物12ｂ
に段差を付けた本発明および図５に示すように敷耐火物
に段差を付けない従来の環流式真空脱ガス装置を用いて
極低炭素鋼を溶製する実験を行った。なお、上昇管およ
び下降管の内径は 500mmφ、環流Arガス量2000Nl／min
により到達〔Ｃ〕＝35ppm として脱炭処理した。

【００２１】従来の環流式真空脱ガス装置によれば、溶
鋼の到達〔Ｃ〕＝35ppm にするのに15分を要したのに対
し、本発明では溶鋼の反応界面当りの循環量が均一化さ
れるので脱炭反応が促進され到達〔Ｃ〕＝35ppm にする
のに14分に短縮することができた。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
部槽の敷耐火物を、上昇管および下降管の外径同志を平
行な接線で結んで区画される長円形の内側敷耐火物を外
側敷耐火物より高さレベルを50〜100mm 低くして段差を
付け溝状にしたので、槽内の敷耐火物上を流れる溶鋼の
流速分布が均等化される。このため反応界面当りの溶鋼
循環流が均一化され脱炭反応、脱ガス速度の向上が達成
でき、脱ガス処理時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る下部槽の断面を示す模式図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視を示す断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ矢視を示す断面図である。

【図４】従来の環流式真空脱ガス装置を示す全体断面図
である。

【図５】従来の下部槽内の溶鋼流速分布を示す平面図で
ある。

【符号の説明】

１ 取鍋 ２ 溶鋼 ３ 上昇管 ４ 下降管 ５ Arガス ６ 上部槽 ７ 下部槽 ８ 脱ガス槽 ９ フランジ部 10 合金鉄投入口 11 排気口 12 敷耐火物 12ａ 内側敷耐火物 12ｂ 外側敷耐火物 13 長円形

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部槽の底部から上昇管および下降管を
   取鍋の溶鋼内に浸漬させ、溶鋼を上昇管および下降管を
   通して槽内に循環させる環流式真空脱ガス装置におい
   て、下部槽の敷耐火物を、上昇管および下降管の外径同
   志を平行な接線で結んで区画される長円形の内側敷耐火
   物を外側敷耐火物よりも高さレベルを50〜100mm 低くし
   て段差を付け溝状にしたことを特徴とする環流式真空脱
   ガス装置。